神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离爆破参数优化的试验研究

[摘要]本文通过对影响神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离深孔爆破效果原因的分析，并根据现场试验研究，进行了爆破参数和起爆网络的优化，有效控制了采场爆破的大块率和根底率，取得了较好的社会效益和经济效益。

[关键词]露天煤矿覆土剥离 深孔爆破 参数优化 起爆网络 试验研究

[中图分类号] TD235 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-356-2

0引言

爆破工作是露天开采中最重要的工艺流程之一[1]，爆破效果的好坏将直接影响着采场的后续生产工序和矿山经济效益[2]。本文对神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离深孔爆破进行现场试验研究，通过对改变孔距和排拒大小，以及调整炮孔超深和起爆顺序，来达到降低大块率和根底率的目的。

1矿山概况

神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿地处内蒙古自治区海拉尔市境内，海拉尔地区冬季的持续时间较长，且最低气温可达到零下40～50°左右。神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离爆破采用深孔台阶爆破方式，台阶高度为12m，钻孔设备为KQG-150钻机，垂直钻孔，孔径为165mm，采用矩形布孔方式，逐排微差起爆。生产爆破时，其孔网参数分别为：孔间距a=8.0m，排间距b=6.5m，炮孔深度12.6m，其中超深0.6m，底盘抵抗线Wd=7.0m，炮孔填塞长度为5.5～6.5m。爆破主要使用改性铵油炸药，25kg/袋，2号岩石乳化炸药作为炮头，采用排间延时起爆。在生产爆破过程中常会产生一定数量的大块并留有根底，不但降低了铲运设备的生产效率，还增加了爆破成本。

2爆破效果差的原因分析

爆破后的破碎程度和是否产生根底是衡量爆破质量的主要指标[3]。通过现场调研发现神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离深孔爆破产生大块、根底的主要原因有：

（1）由于挡土墙的存在往往造成炮孔的底盘抵抗线偏大，在炮孔爆破时不能有效的将坡面的冻土层前推，严重影响坡面的爆破效果形成过多大块。

（2）受穿施工质量和地质条件等因素的影响，使得孔排距的分布不够均匀，在孔排距偏大的中间部位，由于受到炸药爆破破坏作用较小，爆破后此处大块增多，严重时出现根底。

（3）局部爆破区域由于软弱带或软弱面的存在，使岩石的连续性遭到破坏。当岩石受力时，岩石便从强度最小的软弱带或软弱面处首先裂开，炸药产生的爆轰气体会沿着弱面方向溢出，爆炸能量得不到充分发挥，相邻炮孔间的裂隙难以发育完全，在台阶底部易留下根底[5]。

（4）炮孔填塞长度过大，药柱重心偏低[6]，影响爆破效果导致台阶上部大块的增多。

（5）超深偏小，导致作用于底部矿岩的爆炸能量减少，爆后经常会留有根底。

（6）露天矿覆土剥离普遍采用正向起爆，孔口容易过早的产生裂隙，爆炸气体容易岩裂隙逸出，影响了孔底部分岩石的破碎效果。

（7）起爆方法不合理，神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿有时是在没有台阶自由面的情况下实施排间微差爆破，起爆后产生的后冲地震效应较大，排与排间的夹制作用较大，容易产生过多的大块和根底。

3现场试验及爆破效果分析

为了使现场试验具有较强的实用性并且不影响露天煤矿覆土剥离的正常作业，决定采用现场试验与露天矿覆土剥离爆破相结合，因此现场爆破试验的效果能够反映出神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离生产爆破的实际情况，可以为露天煤矿覆土剥离爆破参数的优化提供参考，具有较强的实用性。

3.1孔网参数优化

根据国内外同类矿山的爆破生产经验可知，一定条件下，适当缩小孔距、增大排距，从而增大炮孔密集系数，有利于改善爆破块度[7]。为了提高神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离的爆破质量并充分利用大孔距小排距的深孔爆破技术，并根据铲装设备的作业高度，拟定当台阶高度H=12m、底盘抵抗线Wd=5.0m、超深h=0.6m时，采用连续耦合装药结构、逐排微差起爆方法，只调整孔距和排距来寻求最佳爆破效果。各次爆破试验具体参数如表1所示。

从表1中的现场试验数据可以看出，在台阶高度、钻孔深度以及炸药单耗不变的情况下：当孔、排距取5.0m×5.0m、6.0m×5.0m、6.5m×5.0m时，由于单孔负担的爆破体积过小，致使炮孔药柱重心偏低以及炮孔填塞长度过大，炸药爆炸的冲击波和爆生气体主要作用于炮孔底部，使得孔口附近没有足够的能量充分破碎岩石，导致台阶上部产生很多大块[7]；当孔、排距取8.0m×6.0m、8.5m×6.0m时，由于单孔负担的爆破体积过大，导致炮孔装药量过多填塞长度过短，在冲击波引起最小抵抗线方向产生开裂破碎之前，爆轰气体过早的冲出炮孔，产生冲泡和飞石[8]；当孔、排距取7.0m×5.5m、7.5m×5.5m、8.0m×5.5m时，由于单孔负担的爆破体积相对合理，炮孔装药量与填塞长度趋于合理，产生了较理想的爆破效果，但是考虑到减小露天矿覆土剥离爆破成本，经过试验现场分析比较，决定所有现场爆破试验孔排距均选用a×b=8.0m×5.5m。

3.2炮孔超深优化

为了解决神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离生产过程当中经常存在的根底问题，在总结前面试验结果的基础山上，并根据铲装设备的作业高度，拟定当台阶高度H=12m、底盘抵抗线Wd=5.0m、填塞高度L=4.0m、a×b=8.0m×5.5m时，采用连续耦合装药结构、逐排微差起爆方法，只调整炮孔超深，来实现爆破后采场底板的平整。各次爆破试验具体参数如表2所示。

从表2的试验数据可以看出：当炮孔有效超深为0.4m、0.6m、0.8m时，使得作用于台阶底部的爆炸能较少，使得沿台阶底板水平的岩石留下根底；当炮孔有效超深为1.4m、1.6m时，作用于台阶底部的爆炸能较多，破坏了下一台阶的完整性，底板比较容易容易出现超挖，影响下一台阶的凿岩工作；当炮孔有效超深为1.0m、1.2m时，爆破后无根底存在，台阶底板基本平整。经过试验现场分析比较，决定所有现场爆破试验的超深值均取1.0m。

3.3起爆网络优化

为了研究起爆顺序对神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离爆破效果的影响，在总结前面两组试验结果的基础上，设计安排了八次起爆网络的对比试验，拟定台阶高度H=12m、底盘抵抗线Wd=5.0m、填塞高度L=4.0m、a×b=8.0m×5.5m、超深h=1.0m时，采用连续耦合装药结构，只改变爆区起爆顺序。各次爆破试验具体参数如表3所示。

V形顺序起爆。即前后排孔同段相连，其起爆顺序似V字形[8]。起爆时，先从爆区中部爆出一个V字形的空间，为后段炮孔的爆破创造自由面，然后两侧同段起爆。该起爆顺序的优点是岩石向中间崩落，加强了碰撞和挤压，有利于改善破碎质量从表3中试验数据可以看出在相同生产条件下，应用V形顺序起爆技术比应用逐排微差起爆技术，挖掘机的铲装效率提高了10%，经过试验现场分析比较，决定所有生产作业均改用V形顺序起爆方式。

4优化后的爆破参数以及爆破效果

5结论

本文从理论上分析了神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离日常生产过程当中爆破效果不佳以及存在根底的原因，并通过现场爆破试验对孔排距、炮孔超深、起爆顺序的选取进行了研究。得到了以下结论：

（1）在炮孔深度和炸药单耗一定的情况下，孔、排距过大或过小均对控制爆破块度有着不利的影响。根据矿山的实际地质情况，通过现场爆破试验确定神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离合理的孔、排距为a×b =8.0m×5.5m，这时爆破效果稳定，易控制破碎块度。

（2）超深是消除爆破根底的有效途径之一，合理的超深对台阶爆破的效果有很大影响[10]。通过现场试验对比，当神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离的有效超深取1.0m时，基本能够维持爆破后采场底板的平整。

（3）V形顺序起爆技术具有独特的技术特点，对改善爆破质量、提高神华宝日希勒能源有限公司露天煤矿覆土剥离生产综合效益意义重大，越来越受到露天矿施工单位的认同。

参考文献

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[2]谭海文.水月岩石灰石露天矿降低爆破大块率的技术措施[J].露天采矿技术，2006，25（8）：7-9.

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[4]张戈平.浅谈降低深孔梯段爆破大块率的措施[J].2008，31（12）：48-51.

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